CHƢƠNG 3 CƠ SỞ Ý THU ẾT
3.4. NGÔN NGỮ LP TRÌNH CỦA S7-200
3.4.1. Phƣơng pháp lập trình
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung d a trên hai phư ng pháp c bản. Phư ng pháp h nh thang (Ladder, vi t t t là LAD) và phư ng
pháp liệt kê lệnh (Statement list, vi t t t là STL). N u có một chư ng tr nh vi t dưới dạng LAD, thi t bị lập trình sẽ t dộng tạo ra một chư ng tr nh theo dạng ST tư ng ng. Ngược lại không phải mọi chư ng tr nh vi t dưới dạng ST đều có thể chuyển sang được dạng LAD.
3.4.1.1. Phƣơng pháp h nh thang AD)
à phư ng pháp ập trình hình thang, thích hợp trong ngành điện cơng nghiệp, LAD là một ngơn ng lập trình bằng đồ họa, nh ng thành phần c bản dùng trong LAD tư ng ng với các thành phần của bảng điều khiển bằng r e. Trong chư ng tr nh AD, các phần tử c bản d ng để biểu diễn lệnh ogic như sau:
35 Ti p điểm: à biểu tượng (Symbo ) mô tả các ti p điểm của r e:
Ti p điểm thường mở: Ti p điểm thừ ng đóng:
Cuộn dây (coi ): à biểu tượng mô tả r e được m c theo chiều dòng điện cung cấp cho r le.
Hộp (Box): Là biểu tượng mơ tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dịng điện chạy đ n hộp. Nh ng dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đ m (counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải m c đúng chiều dòng điện.
Mạng AD: à đường n i các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải à dây trung hòa và c ng à đường trở về nguồn cung cấp (thường hông được thể hiện hi d ng chư ng tr nh tiện dụng STEPT MICRO / DOS hoặc STEPT – MICRO/WIN. Dòng điện chạy từ trái qua ti p điểm đ n đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
H nh 3.11: Minh họa cho phư ng pháp h nh thang 3.4.1.2. Phƣơng pháp liệt kê lệnh (STL)
à phư ng pháp thể hiện chư ng tr nh dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chư ng tr nh, ể cả nh ng lệnh hình th c biểu diễn một ch c năng của PLC. à phư ng pháp ập trình theo dạng dịng lệnh gi ng như ngôn ng Assemply, thích hợp cho ngành máy tính
36
H nh 3.12: Minh họa cho phư ng pháp ê ệch
3.4.1.3. Lập trình theo kiểu biểu đồ hình khối FBD: (Flowchart Block Diagram)
Là phư ng pháp ập tr nh theo s đồ kh i, thích hợp cho ngành điện tử s .
H nh 3.13: Minh họa cho phư ng pháp biểu đồ hình kh i 3.4.2. Một số lệnh cơ ản dùng trong lập trình
37 - OUTPUT: Sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn x p vào bít được chỉ định trong lệnh. Nội dung của ngăn x p hông thay đổi.
3.4.2.2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho ti p điểm SET(S) và RESET (R)
Lệnh d ng để đóng và ng t các điểm gián đoạn đã được thi t k . Trong LAD, ogic điều khiển dịng điện đóng hoặc ng t các cuộc dây đầu ra. Khi dịng điều khiển đ n các cuộc dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các ti p điểm (hoặc một dãy các ti p điểm).
Trong STL, lệnh truyền trạng thái bít đầu của ngăn x p đ n các điểm thi t k . N u bít này có giá trị =1, các lệnh S và R sẽ đóng ng t ti p điểm hoặc một dãy các ti p điểm (giới hạn từ 1 đ n 255). Nội dung của ngăn x p không bị thay đổi bởi các lệnh này.
Bảng 3.2: Mô tả bằng lệnh LAD của SET và RESET LA
LAD Mơ tả Tốn hạng S BIT n ( S ) Đóng một mảng gồm n các ti p điểm ể từ S IT S BIT: I, Q, M, SM, T, C, V n(byte): IB, QB, MB, SMB, VB,AC, Hằng s , *VD, *AC S BIT n ( R ) Đóng một mảng gồm n các ti p điểm ể từ S IT. N u S IT ại chỉ vào Timer hoặc Counter th ệnh sẽ xóa bít đầu ra của Timer / Counter đó.
S BIT n ( SI ) Đóng t c thời một mảng gồm n các ti p điểm ể từ S BIT S BIT: Q N(byte): IB, QB, MB, SM , V ,AC, Hằng s , *VD, *AC S BIT n ( RI ) Ng t t c thời một mảng gồm n các ti p điểm ể từ địa chỉ S BIT
38
3.4.2.3. Các lệnh so sánh
Khi lập trình, n u có các quy t định về điều khiển được th c hiện d a trên k t quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh cho byte, từ hay từ kép của S7-200.
LAD sử dụng lệnh so sánh để so sánh các giá trị của byte, từ và từ kép (giá trị th c hoặc nguyên). Nh ng lệnh so sánh thường là so sánh nhỏ h n hoặc bằng (<=); so sánh bằng (=) và so sánh lớn h n hoặc bằng (> =).
Khi so sánh giá trị của byte thì khơng cần phải để ý đ n dấu của toán hạng. Ngược lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải để ý đ n dấu của toán hạng, ngược lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải để ý đ n dấu của toán hạng là bít cao nhất trong từ hoặc từ kép.
39
3.4.2.4. Các lệnh điều khiển Timer
Timer là bộ tạo thời gian trễ gi a tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ. N u ký hiệu tín hiệu (logic) vào là x (t) và thời gian trễ được tạo ra bằng Timer là r thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x (t-r).
S7-200 có 128 Timer (CPU-224) được chia làm 2 loại hác nhau, đó à:
Timer tạo thời gian trễ khơng có nhớ (Timer on delay), ký hiệu là TON.
Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Timer on delay retentive), ký hiệu là TONR. Hai kiểu Timer của S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ng của nó đ i với trạng thái tín hiệu đầu vào, t c là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0
40 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và khơng tính khoảng thời gian hi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu được đặt trước.
Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON t động reset cịn TONR thì khơng t reset. Timer TON được d ng để tạo thời gian trễ trong một khoảng nhiều khoảng thời gian khác nhau.
Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với 3 độ phân giải hác nhau, độ phân giải 1ms, 10 ms, 100 ms. Thời gian trễ r được tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer. Ví dụ một bộ Timer có độ phân giải bằng 10 ms và giá trị đặt trước 10 ms thì thời gian trễ sẽ là r = 500 ms.
Timer của S7-200 có nh ng tính chất c bản sau:
Các bộ Timer được điều khiển bởi một cổng vào và giá trị đ m t c thời. Giá trị đ m t c thời của Timer được nhớ trong thanh ghi 2 byte (gọi là T-word) của Timer, xác định khoảng thời gian trễ kể từ hi Timer được kích. Giá trị đặt trước của các bộ Timer được ký hiệu trong LAD và STL là PT. Giá trị đ m t c thời của thanh ghi T-word thường xuyên được so sánh với giá trị đặt trước của Timer.
Các loại Timer của S7-200 (đ i với CPU 224) chia theo TON, TONR và độ phân giải bao gồm:
ảng 3.4: Các loại Timer của S7-200
ệnh Độ phân giải Giá trị c c đại CPU 224
TON 1 ms 32,767s T32 T96 10 ms 327,67s T33 T36; T97 T100 100 ms 3276,7s T37 T63; T101 T127 TONR 1 ms 32,767s T0 T64 10 ms 327,67s T1 T4; T65 T68 100 ms 3276,7s T5 T31; T69 T95
3.4.2.5. Các lệnh điều hiển Counter
Counter à bộ đ m hiện ch c năng đ m sườn xung trong S7-200. Các bộ đ m của S7-200 được chia ra àm 2 oại: bộ đ m ti n (CTU) và bộ đ m ti n/ i (CTUD).
41
CU C-Bit
PV R
thay đổi trạng thái ogic từ 0 ên 1 của tín hiệu. S sườn xung đ m được, được ghi vào thanh ghi 2 byte của bộ đ m, gọi à thanh ghi C-word.
Nội dung của C-word, gọi à giá trị đ m t c thời của bộ đ m, uôn được so sánh với giá trị đặt trước của bộ đ m được ý hiệu à PV. Khi giá trị đ m t c thời bằng hoặc ớn h n giá trị đặt trước này th bộ đ m báo ra ngoài bằng cách đặt giá trị ogic 1 vào một bít đặc biệt của nó, được gọi à C-bít. Trường hợp giá trị đ m t c thời nhỏ h n giá trị đặt trước thì C-bít có giá trị logic là 0.
Khác với các bộ Counter, các bộ đ m CTU đều có chân n i với tín hiệu điều hiển xóa để th c hiện việc đặt ại ch độ hởi phát ban đầu (reset) cho bộ đ m, được ý hiệu bằng ch cái R trong AD hay được qui định à trạng thái ogic của bít đầu tiên của ngăn x p trong ST . ộ đ m được reset hi tín hiệu xóa này có m c ogic là 1 hoặc hi ệnh R (reset) được th c hiện với C- bít. Khi bộ đ m được reset, cả C-word và C-bít đều nhận giá trị 0.
Giá trị đ m t c thời
Hình 3.14: Bộ đ m CTU của S7-200
ộ đ m ti n / i CTUD đ m ti n hi gặp sườn ên của xung vào cổng đ m, ý hiệu à CU trong AD hoặc bít th 3 của ngăn x p trong ST , và đ m i hi gặp sườn của xung vào cổng đ m i, được ý hiệu à CD trong AD hoặc bít th 2 của ngăn x p trong STL.
Gi ng như bộ đ m CTU, bộ đ m CTUD c ng được đưa về trạng thái hởi phát ban đầu bằng 2 cách.
Khi đầu vào ogic của chân xóa, ý hiệu bằng R trong AD hoặc bít th nhất của ngăn x p trong ST , có giá trị ogic à 1 hoặc,
ằng ệnh R (reset) với C-bít của bộ đ m.
CTUD có giá trị đ m t c thời đúng bằng giá trị đang đ m và được ưu trong thanh ghi 2 byte C-word của bộ đ m. Giá trị đ m t c thời uôn được so sánh với giá trị
42
CU C-Bit
PV
CD R
đặt trước PV của bộ đ m. N u giá trị đ m t c thời ớn h n bằng bằng giá trị đặt trước thì C-bít có giá trị ogic bằng 1. Cịn các trường hợp hác C-bít có giá trị ogic bằng 0.
Giá trị đ m t c thời
Hình 3.15: Bộ đ m CTUD của S7-200
ộ đ m ti n CTU có miền giá trị đ m t c thời từ 0 đ n 32.767. ộ đ m ti n/ i CTUD có miền giá trị đ m t c thời à 32.767
Các bộ đ m được đánh s từ 0 đ n 127 (đới với CPU 224) và ý hiệu bằng Cxx, trong đó xx à s th t của bộ đ m. Ký hiệu Cxx đồng thời c ng à địa chỉ h nh th c của C-word và của C-bít. Mặc d d ng địa chỉ h nh th c, song C-word và C-bít vẫn được phân biệt với nhau nhờ iểu ệnh sử dụng àm việc với từ hay với ti p điểm (bít).
3.5. ỰA CHỌN THIẾT Ị CHO HÌNH
Các thi t bị sử dụng trong hệ th ng gồm có:
Động c điện DC : d ng để th c hiện cái quá tr nh ên xu ng, quay thuận nghịch, ra vào trong quá tr nh ấy xe.
Công t c hành tr nh: d ng để điều hiển đóng ng t cái quá tr nh th c hiện của mô h nh .
(Có thể thay cơng t c hành tr nh bằng cảm bi n quang hoặc cảm bi n hồng ngoại).
Các đèn báo: Hiển thị các trạng thái ấy gửi.
R e: Thi t bị trung gian d ng để cấp nguồn cho các đầu ra của hệ th ng.
Nguồn 5 VDC: nguồn cấp cho động c quay .
Nguồn 12 VDC: nguồn cấp cho động c ên xu ng và ra vào
43
3.5.1. Cơng t c hành trình
Cơng t t hành tr nh trước tiên à cái công t c t c à àm ch c năng đóng mở mạch điện, và nó được đặt trên đường hoạt động của một c cấu nào đó sao cho hi c cấu đ n 1 vị trí nào đó sẽ tác động ên cơng t c. Hành tr nh có thể à tịnh ti n hoặc quay.
Khi công t c hành tr nh được tác động th nó sẽ àm đóng hoặc ng t một mạch điện do đó có thể ng t hoặc hởi động cho một thi t bị khác. Người ta có thể dùng cơng t c hành trình vào các mục đích như:
- Giới hạn hành tr nh ( hi c cấu đ n vị trí giới hạn tác động vào cơng t c sẽ làm ng t nguồn cung cấp cho c cấu -> nó khơng thể vượt qua vị trí giới hạn).
- Hành trình t động: K t hợp với các r e, P C hay vi điều khiển để khi c cấu đ n vị trí định trước sẽ tác động cho các c cấu khác hoạt động (hoặc chính c cấu đó).
- Cơng t c hành tr nh được dùng nhiều trong các dây chuyền t động. Các cơng t c hành trình có thể là các nhút nhấn (button) thường đóng, thường mở, cơng t c 2 ti p điểm, và cả công t c quang
44
3.5.2. Cảm bi n quang cảm i n he
H nh 3.17: Cảm bi n quang
Cấu tạo chung cảm bi n quang gồm có: một bộ phát quang và một bộ thu quang. ộ phát quang có thể sử dụng ánh tia hồng ngoại, ánh sáng đỏ, azer. ộ thu quang có thể sử dụng tranzitor quang, diode quang.
Nguyên lý hoạt động của cảm bi n quang như sau: tín hiệu quang từ bộ phát quang hơng bị cản nó vẫn truyền tới bộ thu gi nguyên trạng thái đầu. Khi có vật cản đường truyền tín hiệu quang từ bộ phát tới bộ thu, th bộ thu sẽ chuyển trạng thái đầu ra
3.5.3. Rơle
Khái niệm chung về r e:
R e à một oại thi t bị điện tử t động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp hi tín hiệu đầu vào đạt nh ng giá trị xác định. R e à thi t bị điện d ng để đóng c t các mạch điện điều hiển, bảo vệ và điều hiển s àm việc của mạch động điện.
Các ộ phận hối ch nh của rơle
R e bao gồm các bộ phận sau:
45 đổi nó thành đại ượng cần thi t để cung cấp tín hiệu ph hợp cho h i trung gian. + C cấu trung gian( h i trung gian): àm nhiệm vụ ti p nhận nh ng tín hiệu đưa đ n từ h i ti p thu và bi n đổi nó thành đại ượng cần thi t cho r e tác động
+ C cấu chấp hành( h i chấp hành): àm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều hiển. Ví dụ các h i trong c cấu r e điện từ được minh họa
Phận loại rơle
Có nhiều oại r e với nguyên ý và hoạt động hác nhau. Do vậy có nhiều cách để phân oại r e:
Phân oại theo nguyên ý àm việc gồm các nhóm :
+ R e c điện: r e điện từ, r e từ điện, r e điện từ phân c c, r e cảm ng + R e nhiệt
+ R e từ
+ R e điện tử – bán dẫn, vi mạch + R e s
Phân oại theo nguyên ý tác động của c cấu chấp hành :
+ R e có ti p điểm: oại này tác động ên mạch bằng cách đóng mở các ti p điểm + R e hơng có ti p điểm ( r e tĩnh): oại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham s của c cấu chấp hành m c trong mạch điều hiển như: điện cảm, điện dung, điện trở….
Phân oại theo đặc tính tham s vào: + R e dòng điện
+ R e điện áp + R e công suất + R e tổng trở
Phân oại theo cách m c c cấu:
46 + R e th cấp: oại này được m c vào mạch thông qua bi n áp đo ường hay bi n áp dòng điện.
Phân oại theo giá trị và chiều các đại ượng đi vào r e + R e c c đại